基于观测的气溶胶新粒子生成过程特征及机理研究

本研究拟通过在长江三角洲上海超大城市区的上下风向站点同步进行颗粒物数浓度粒径分布、前体物及相关污染物浓度、气象因素等的在线观测，结合后向气流轨迹簇类分析手段，研究长江三角洲典型区域气溶胶新粒子生成过程的时空分布规律，分析控制新粒子生成的主要化学及气象因素；利用气溶胶动力学和稳态化学模型，研究不同环境条件下新粒子生成过程的源-汇机制，考察颗粒物核化及成长速率，确定影响核化的关键化学成分以及敏感前体蒸气对颗粒物成长的贡献率，量化超大城市污染物排放与区域大气气溶胶新粒子生成过程的作用关系，以及新粒子生成过程对于颗粒物化学成分粒径分布的影响。本研究的开展将为了解长江三角洲区域大气气溶胶理化特征提供第一手数据，为研究区域气溶胶新粒子生成过程提供理论和技术支持，进而为控制复合污染条件下大气颗粒物污染提供科学依据。

大气颗粒物的个数浓度、粒径分布特征反映了不同环境下大气光化学过程、气团来源性质及地区排放源特征的差异。了解颗粒物粒径分布特征及不同粒径气溶胶的来源有助于我们深入分析颗粒物对大气辐射平衡、大气化学过程及区域气候的影响。.本项目研究旨在分析典型季节长江三角洲典型地区的大气新粒子生成过程特征，并通过耦合颗粒物前体物分析、天气过程分析等，对大气新粒子生成过程机理进行讨论。本研究数据来源于基于上海市区站点对春季和秋冬季城市大气颗粒物数浓度粒径分布、纳米颗粒物前体物（二氧化硫、挥发性有机物等）、大气痕量气体（臭氧、氮氧化物、一氧化碳）、气象因素（风速、风向、能见度、温度、边界层高度）等进行的强化观测，同期针对颗粒物化学成分的粒径分布进行了膜采样分析。.基于观测过程中不同季节的新颗粒物生成过程进行了分类，分别统计了长时间颗粒物生成过程、短期新颗粒物成核、非颗粒物生成过程等不同颗粒物大气过程行为结果，并考察了不同过程中季节条件、气象条件、大气化学条件对于不同类型颗粒物行为过程的影响。基于实测数据，通过计算新粒子生成（核化及成长）过程事件中特征量（颗粒物生成速率、颗粒物成长速率、凝结汇、干沉降损失、自身碰并损失、现存颗粒碰并损失、可凝结蒸气浓度、可凝结蒸气源速率等），结合过程分类结果，考察不同类型新粒子生成过程中颗粒物初始核化及随后成长过程的源-汇竞争机制，重点研究不同季节及环境条件下，可凝结蒸气源浓度、源速率及各种汇的变化，及其对新粒子核化阶段颗粒物生成速率、成长阶段颗粒物成长速率的影响。